Надежность системы

Эффективность

Основные функциональные характеристики сложных систем

Генетико-прогностическое описание

Информационное описание системы

Информационное описание характеризует циркулирующие в системе информационные потоки. Оно выражается через понятие энтропии. Энтропия - характеризует неопределенность исхода опыта. Величина ее (Н) зависит от вероятности (р) пребывания системы в любом из n возможных состояний.

H = -

Чем беспорядочнее система (т.е. чем больше n), тем больше ее будущее зависит от случайностей. Таким образом, информационное описание определяет упорядоченность системы и выражает способность системы предсказывать свое будущее поведение. Чтобы система существовала, взаимодействовала со средой, она должна обмениваться с ней информацией. Этот процесс называется информационным метаболизмом. Вместе с вещественным и энергетическим он определяет полный метаболизм.

Генетико-прогностическое описание позволяет проследить исторический путь развития системы. Оно

-выявляет происхождение системы (объекта)

-отражает главные этапы в его развитии

-позволяет оценить перспективы дальнейшего существования

-позволяет разобраться в особенностях их структуры и функционирования

-понять роль и назначение ряда подсистем

-оценить роль внешних и внутренних факторов в эволюционном развитии.

Особую роль данное описание играет при исследовании биологических систем.

Для сопоставления систем различных уровней и структуры и выяснения их оптимальности вводят некоторые функциональные характеристики. К ним относятся:

- эффективность,

- надежность,

- качество управления,

- помехозащищенность,

- устойчивость,

- степень сложности.

Показателем эффективности сложной системы называется величина (числовая характеристика), характеризующая степень приспособленности системы к выполнению поставленных перед нею задач.

Показатель эффективности системы непостоянен, он зависит от взаимоотношения системы с другими системами и средой. Показатель эффективности задан таким образом, что если система противодействует неблагоприятному воздействию другой системы или среды, добиваясь стабилизации некоторого процесса или показателя, то его величина уменьшается, что соответствует принципу ле Шателье.

Реакция системы на воздействие может выражаться в активной перестройке всей системы (например, резкое изменение физиологических параметров при остром инфекциооном процессе (грипп) заключающееся в выделении медиаторов воспаления, изменении в системе крови - повышение СОЭ, болевой синдром, симптомах раздражения ЦНС - появление тошноты, рвоты, и т.д.).

Реакция системы на воздействие может также порождать процессы противодействия, которые могут изменять параметры среды и использовать первоначальные неблагоприятные изменения в свою пользу (возникновение реакций со стороны иммунной системы, заключающееся в выбросе антител, изменении белкового состава крови - выброс С-реактивного протеина, повышении температуры, реакции со стороны сердечно-сосудистой системы - увеличение ЧСС, дыхательной системы- увеличение ЧД при острой вирусной инфекции).

При этом за уменьшением эффективности системы может последовать её увеличение, изменение функций и пределов работоспособности системы, например, у спортсменов при стрессовых нагрузках в связи с активизацией симпатической нервной системы наблюдается выброс катехоломинов. Это обуславливает повышение минутного объема кровообращения за счет увеличения ЧСС и сердечного выброса, увеличение ЧД, ослабление работы внутренних органов.

Отклонение показателя эффективности от условного порога в большую сторону характеризует запас прочности системы. Уменьшение показателя ниже порога может привести к нарушению функций или к разрушению системы.

Для оценки надежности сложных систем необходим правильный учет последствий (с точки зрения конечного эффекта функционирования системы), к которым приводят отказы тех или иных элементов.

Под отказом элемента понимают выход его характеристик за допустимые пределы либо полное прекращение работы. В обоих случаях изменяется показатель эффективности.

Надежность биотехнических систем лучше всего определять экспериментальным путем, так как их трудно описать аналитически по причине их сложности.

Дата добавления: 2017-01-13